气动机械手的设计_毕业设计(编辑修改稿)

气动机械手的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

歇机构等 )驱动的机械手。 它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。 它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。 动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。 电力传动机械手 即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。 其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。 此类机械手目前还不多，但有发展前途。 (三 )按控制方式分 点位控制 它的运 动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。 若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。 目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。 连续轨迹控制 它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。 这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。 7 第二章 机械手的设计方案 对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾 放和搬运物件，这就要求它们具有高精 度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。 设计气动机械手的原则是 :充分分析作业对象(工件 )的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件。 明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求。 尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制 .本次设计的机械手是通用气动上下料机械手，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改 变动作程序的自动搬运或操作设备，劳动强度大和操作单调 频繁的生产场合。 也可用于操作环境恶劣的生产场合。 ．机械手的坐标型式与自由度 按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其坐标型式可分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节式。 由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。 相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度 图 21 机械手的运动示意图 .机械手的手部结构方案设计 为了使机械 手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部。 当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。 8 .机械手的手腕结构方案设计 考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。 因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。 .机械手的手臂结构方案设计 按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降 (或俯仰 )运动。 手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横 移。 手臂的各种运动由气缸来实现。 .机械手的驱动方案设计 由于气压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用气压传动方式。 .机械手的控制方案设计 考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器 (PLC)对机械手进行控制。 当机械手的动作流程改变时，只需改变 PLC程序即可实现，非常方便快捷。 .机械手的主要参数 ，由于是采用气动方式驱动，因此考虑抓取的物体不应该太重，查阅相关机械手的设计参数，结 合工业生产的实际情况，本设计设计抓取的工件质量为 5公斤。 操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。 而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。 该机械手最大移动速度设计为 sm/。 最大回转速度设计为 s/90。 平均移动速度为 sm/。 平均回转速度为 s/60。 机械手动作时有启动、停止过程的 加、减速度存在，用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。 除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。 大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。 过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。 在这种情况下宜采用自动传送装置为好。 根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为 600mm,最大工作半径约为 mm1400。 手臂升降行程定为 mm120。 定位精度也是基本参数之一。 该机械手的定位精度为 mm1。 . 机械手的技术参数列表 一、用途 : 用于自动输送线的上下料。 二、设计技术参数 : 9 抓重 : kg5 自由度数 :4个自由度 坐标型式 :圆柱坐标 最大工作半径 : mm1400 手臂最大中心高 : mm1250 手臂运动参数 : 伸缩行程 mm1200 伸缩速度 smm/400 升降行程 mm120 升降速度 smm/250 回转范围  1800  回转速度 s/90 手腕运动参数 : 回转范围  1800  回转速度 s/90 手指夹持范围 :棒料 : mmmm 15080   定位方式 :行程开关 或可调机械挡块等 定位精度 : mm1 1驱动方式 :气压传动 1控制方式 : 机械手臂剖视图图 26 10 第三章 手部结构设计 为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部 :如果有实际需要，还可以换成气压吸盘式结构， 夹持式手部结构由手指 (或手爪 )和传力机构所组成。 其传力结构形式比较多，如滑槽 杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。 夹持式是最常 见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式 :按手指夹持工件的部位又可分为内卡式 (或内涨式 )和外夹式两种 :按模仿人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型 (或称直进型 )，其中以二支点回转型为基本型式。 当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指。 同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为移动型。 回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。 移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不 同直径的工件。 (一 )具有足够的握力 (即夹紧力 ) 在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑。